本发明实施例公开了一种用于芯片封装的光学准直成像系统，包括光源、分划板、第一准直物镜、第二准直物镜、分光模块、反射镜组、光学成像装置、芯片载台及基板载台。分划板和光学成像装置位于准直物镜的焦平面上，芯片载台、基板载台分别与光轴相垂直；反射镜组的各反射镜与光轴的夹角相等或互补。光源出射的光线通过第一准直物镜后形成平行光束，分光模块和反射镜组将被芯片载台上的芯片和基板载台上的基板反射回来的光束投射至光学成像装置。本申请通过调整芯片或基板的角度使得芯片自准直像和基板自准直像重合，实现了芯片封装过程中芯片与基板之间高精度的角度测量，结构简单、调试方便，在具有高成品率基础上，降低了芯片封装设备的成本。